Estudo dos aldeídos e cetonas 011

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Estudo dos aldeídos e cetonas 011

  1. 1. M J da Mata Set / 2016 manueldamata.blogs.sapo.pt UNIDADE# 5 Tema:
  2. 2. Aldeídos & cetonas  Introdução. Definição  Estrutura geral  Nomenclatura  Características gerais  Principais aldeídos  Propriedades físicas  Propriedades químicas  Métodos de Obtenção  Aplicações
  3. 3. Objectivos: • Conhecer as características especificas das famílias dos aldeídos e cetonas • Caracterizar os aldeídos e cetonas quanto à: estrutura, nomenclatura, propriedades físicas e químicas, assim como os diferentes tipos de métodos de preparação, as aplicações industriais e laboratoriais.  Método de elaboração conjunta  Utilização de diapositivas com o conteúdo dos aldeídos e cetonas
  4. 4. *São compostos Orgânicos que possuem na estrutura das suas moléculas o grupo funcional carbonila: Sendo que nos aldeídos o grupo carbonila se encontra ligado a um radical alquilico e a um átomo de hidrogênio, enquanto que nas cetonas se encontra ligada a dois radicais O ║ — C — DESENVOLVIMENTO:
  5. 5. *O grupo carbonilo está constituido por um átomo de carbono com hibridação (sp²) ligado a um átomo de oxigênio também (sp²), por uma ligação dupla (uma ligação sigma e uma pi). *A ligação dupla carbono-oxigênio é forte, o que torna o grupo carbonila ligeiramente polarizado, devido a diferença de eletronegatividade entre ambos, sendo o oxigénio mais eletronegativo, atraindo para si o par de elactrões da ligação, onde o átomo de oxigênio ficará com densidade eletrónica negativo e o átomo de carbono com densidade eletrónica positivo. GRUPO FUNCIONAL CARBONILA
  6. 6. Estruturas: Cetonas Aldeídos
  7. 7. ALDEÍDOS Os Aldeídos são substâncias que apresentam o grupo carbonila na extremidade da cadeia carbônica. Grupo funcional: aldoxila, (metanoíla ou formila). C O H R R-CHO Ar-CHO Obs: São produzidos pela oxidação de álcoois primários.
  8. 8. CETONAS As Cetonas são substâncias que apresentam o grupo carbonila no interior da cadeia carbônica. Grupo funcional: Cetoxila, (propanoíla ou acetona) R-CO-R´ Ar-CO-Ar´ Obs: São produzidos pela oxidação de álcoois secundários.
  9. 9. NOMENCLATURA DOS ALDEÍDOS Os aldeídos (IUPAC) nomeiam-se, empregando o prefixo grego que indica o número de átomos de carbono, seguido do infixo (tipo de ligação) e terminado com o sufixo al. Metanal PREFIXO grego + INFIXO:(an) + SUFIXO: al Butanal 4,4-dimetilpentanal o H—C H H3C–CH2–CH2–CHO CH3 H3C – C –CH2–CH2–CHO CH3 Exemplos:
  10. 10. A nomenclatura usual para alguns aldeídos é marcada a partir dos ácidos carboxílicos de estruturas similares. Nome oficial Nome usual Metanal Aldeído fórmico ou formaldeído Etanal Aldeído acético ou acetaldeído Propanal Aldeído propiônico ou propionaldeído Butanal Aldeído butírico ou butiraldeído Pentanal Aldeído valérico ou valeraldeído Etanodial Aldeído oxálico ou oxalaldeído NOMENCLATURA USUAL DOS ALDEÍDOS
  11. 11. NOMENCLATURA DAS CETONAS PREFIXO grego + INFIXO:(an) + SUFIXO: ona Propanona (dimetil,cetona Butanona (metil,etil,cetona) As Cetonas (IUPAC) nomeiam-se, empregando o prefixo grego que indica o número de átomos de carbono, seguido do infixo (tipo de ligação) e terminado com o sufixo ona. O ║ H3C – C – CH3 O ║ H3C – C – CH2–CH3 O ║ H2C=CH–CH2– C –CH3 4-penten-2-ona
  12. 12. * NOMENCLATURA USUAL DAS CETONAS A nomenclaturas usuais das cetonas segue a seguinte regra: "(radical menor)-(radical maior)-cetona". H3C — CO — CH3 dimetil-cetona ou cetona dimetílica H3C — CO — CH2 — CH3 metil-etil-cetona ou cetona metil-etílica H3C—CH2—CH2—CO—CH3 metil-propil-cetona ou cetona metil-propílica H3C—CH2—CO—CH2—CH3 dietil-cetona ou cetona dietílica H3C—CH2—CH2—CO—CH2—CH2—CH3 dipropil-cetona ou cetona dipropilica
  13. 13. Características Aldeídos Cetonas Interação Dipolo-dipolo Dipolo-dipolo Solubilidade Solúveis em H2O os mais simples. Mais solúveis em H2O que aldeídos. Pontos de fusão e ebulição Mais baixos que álcoois. Mais elevados que os aldeídos.
  14. 14. PRINCIPAIS ALDEÍDOS Os aldeídos de baixo peso molecular têm odores desagradáveis. O formol, que é uma solução a 37% de formaldeído (metanal), é utilizado para preservar espécies biológicas e tem uso na indústria de plásticos, resinas e cosméticos. Metanal Animais preservados em formol
  15. 15. O acetaldeído (etanal) é um aldeído utilizado na indústria química em síntese orgânica. Em bebidas alcoólicas, a concentração de acetaldeído é importante, pois a presença dessa substância pode ser uma das causadoras da ressaca. Ressaca pode ser causada pela acumulação de etanal. CH3 C O H
  16. 16. * O átomo de oxigénio é mais electronegativo que o átomo de carbono; portanto, a ligação carbono–oxigénio é polar:
  17. 17. Ligações de hidrogénio •O Par de electrões não ligantes (livres) do oxigénio podem participar nas ligações por ponte de hidrogénio com moléculas diferentes e não com outra molécula igual. H O H O C
  18. 18.  Devido à presença do grupo carbonila nos aldeídos e cetonas, as suas moléculas são polares, mas não fazem ligações por ponte de hidrogênio entre si.  As moléculas das cetonas são mais polares que as moléculas dos aldeídos.  Os pontos de fusão e ebulição das cetonas são mais baixos que os dos álcoois e mais elevados que os dos aldeídos de igual massa molecular.  Os pontos de fusão e ebulição dos aldeídos são mais altos que os dos éteres, e são mais baixos que os dos álcoois e dos ácidos carboxílicos de que possuem igual massa molecular.
  19. 19.  As cetonas são mais solúveis em água que os aldeídos devido a sua maior polaridade.  As cetonas podem fazer ligações de hidrogênio com moléculas de água e de álcoois, o que explica a solubilidade nesses solventes, nos éteres e no benzeno.  Os aldeídos mais simples são solúveis em água, devido as ligações de hidrogênio que podem estabelecer com as moléculas de água.  Com o aumento da cadeia carbônica a solubilidade dos aldeídos diminui, tornando-se insolúveis.
  20. 20. Atracções dípolo–dípolo •Aldeídos e cetonas têm pontos de ebulição e de fusão superiores aos hidrocarbonetos de pesos moleculares semelhantes: 2 Moléculas de acetona
  21. 21. Reações de Oxidação-Redução (Redóx) em Química Orgânica 1. A reacção de redução de uma molécula orgânica corresponde, normalmente: • aumento de seu conteúdo de hidrogênio • diminuição de seu conteúdo de oxigênio Obs: [H] —> símbolo utilizado para indicar que ocorreu uma reacção de redução sem especificar o agente redutor. Propriedades químicas
  22. 22. 2. A reacção de oxidação de uma molécula orgânica corresponde, normalmente: • aumento de seu conteúdo de oxigênio • diminuição de seu conteúdo de hidrogênio [O] —> símbolo utilizado para indicar a ocorrência de uma reacção de oxidação sem especificar o agente oxidante.
  23. 23. Os aldeídos em condições normais, são mais reactivos que as cetonas, este facto é devido que na molécula dos aldeídos está presente um resto alquilico e um átomo de hidrogênio. Enquanto, que nas cetonas estão presentes de dois restos alquílicos. Isso implica que nos aldeídos será mais facilitada a reacção de adição nucleofílica, devido a esterioquímica da molécula. Os aldeídos são mais reactivos que as cetonas devido os seus efeito eletrônico, pois quando olhamos para os carbocatiões primários eles são mais reactivos que os carbocatiões secundários e inversamente os carbocatiões secundários são mais estáveis que os primários. Reacções Químicas
  24. 24. Esta Reacção é típica dos compostos que apresentam o grupo funcional carbonilo. Ocorre quando o substrato adiciona-se na primeira etapa à um reagente nucleófilo. 1ª etapa: adição Nucleofílica “Centro de Carga Positiva” 2ª etapa: adição electrofilitica “Centro de Carga Negativa” 1º Reacção de Adição nucleofílica
  25. 25. a) Adição do ácido cianídrico Quando um aldeído ou cetona entra em contacto com HCN, primeiramente ocorre uma cisãoou rouptura heterolítica do HCN, que é um ácido fraco (dissociação): + CN– (aq)H+(aq)HCN (aq) + CN– (aq) – – + H+(aq) – Reacção de ionização do ácido cianídrico 1ª Etapa: ( ataque nucleofílico) 2ª Etapa:( ataque electrofílico) ião alcóxido (intermediário) Cianidrina do aldeido /cetona
  26. 26. Exemplos: O ║ H3C – C – CH3 O ║ H3C – C – H + HCN (aq) OH | H3C – C – H | CN OH | H3C – C – CH3 | CN + HCN (aq) Etanal Propanona Cianidrina do etanal Cianidrina da propanona Ácido cianídrico Ácido cianídrico
  27. 27. b) Reacção de Adição da água Quando se adiciona a uma dissolução de um aldeído ou uma cetona uma molécula de água, o ataque ocorre no grupo carbonilo, rompendo a dupla ligação carbono-oxigénio produzindo uma molécula de dialcool (diol) no mesmo átomo de carbono (gem-diol) de pequena estabilidade, estabelecendo-se um equilíbrio entre a molécula do aldeído ou a cetona com a molécula do seu Hidrato. O hidrato é um 1,1 –diol chamado gem-diol A quantidade de hidrato presente neste equilíbrio é muito variável, e é normalmente maior para os aldeídos do que para as cetonas. + H+:OH- – água gem-diol
  28. 28. Exemplos: O ║ H3C – C – CH3 O ║ H3C – C – H + H2O OH | H3C – C – H | OH OH | H3C – C – CH3 | OH Etanal Propanona Etano-gem-diol 2,2propano-gem-diol Água + H2O Água
  29. 29. 2º Reacção de Formação de Oximas A hidroxilamina é um derivado mono-hidroxilado do amoníaco e quando reage com os aldeídos ou cetonas produzem oximas. Uma oxima é o resultado da condensação da hidroxilamina com um aldeído, então pode-se chamá-la de aldóxima, ou uma cetona, podendo-se denominar neste caso cetoxima. + NH2OH + H2O Aldeído | cetona hidroxilamina oxima do aldeído /cetona água + H2N-OH
  30. 30. Exemplos: O ║ H3C – C – CH3 O ║ H3C – C – H + H2O NOH ║ H3C – C – H Etanal Propanona Água + NH2OH hidroxilamina oxima do etanal + NH2OH NOH ║ H3C – C – CH3 Águaoxima da propanona + H2O hidroxilamina
  31. 31. 3º Condensação aldólica A condensação aldólica é uma reacção química que envolve de um ião enolato de um composto carbonílico com uma molécula de outro composto carbonílico. No grupo funcional carbonilo, pode ocorrer a reacção em três regiões:  No átomo de oxigénio ligado ao carbono carbonílico, por possuir dois pares de electrões não partilhados pode sofrer ataque de um electrofílico.  No átomo de carbono carbonílico, pode sofrer adição Nucleofílica devido a sua electrófila.  No átomo de carbono alfa, por estar directamente ligado ao carbono carbonílico, pode participar num equilíbrio ceto-enólico, do qual resulta um ião enol ou enolato.
  32. 32. Numa reacção a cetona é enolizável e por isso ela forma o ião enolato. Já a adição aldólica do ião enolato ocorre preferencialmente no carbono carbonílico do aldeído. Este carbono carbonílico está mais desimpedido estericamente por ser um grupo terminal e porque nele não ocorre estabilização por dispersão electrónica, já que este grupo carbonilo não está rodeado por dois radicais alquilicos como nas cetonas.
  33. 33. Esta reacção de aldolização recebe o nome de condensação aldólica e o aldeído – álcool resultante denomina-se aldol: 3 3 ß hidróxi, pentanal etanaletanal ß α
  34. 34. Reacção de identificação dos aldeídos e das cetonas Os aldeidos quando reagem com agentes oxidantes, oxidam-se á ácidos carboxílicos, enquanto que as cetonas não se oxidam. Quando esses dois tipos de compostos são atacados por agentes oxidantes, somente os aldeídos reagem. Isso ocorre porque o átomo de carbono do grupo carbonila adquire densidade de carga e o átomo de oxigénio por ser mais electronegativo e atrai mais fortemente os electrões da ligação química.
  35. 35. Na reacção de oxidação dos aldeídos, forma-se um composto denominado ácidos carboxílicos e no caso das cetonas, não há reacção, porque seu carbono da carbonila não está ligado a nenhum hidrogénio. O ║ R1 C H [O] O ║ R1 C OH Ácido carboxílicoAldeído Cetona não reage O ║ R1 C R2 (oxidação)
  36. 36. No laboratório é muito comum realizar-se reacções de oxidação para se identificar ou determinada se a substâncias é um aldeído ou uma cetona. Os agentes oxidantes mais usados são:  o reactivo de Tollens (solução aquosa amoniacal de nitrato de prata),  O reactivo de Fehling (solução aquosa de sulfato de cobre em meio básico e tartarato duplo de sódio e potássio). Quando se usa o reactivo de Tollens para oxidar um aldeído, forma-se um espelho de prata nas paredes do recipiente. Isso acontece porque o aldeído é oxidado a ácido carboxílico, enquanto os iões prata (Ag+) são reduzidos a Ag0 (prata metálica), que se deposita nas paredes do recipiente.
  37. 37. Reacção de oxidação dos aldeídos com: a) Reactivo de Fehling H3C – CHO óxido de cobre(I) ”Precipitado Vermelho” H3C – CHO Etanal + 2H2O+ Cu2O(s)H3C – COOH+ 2Cu(OH)2(aq) águaácido etanóicoReactivo de FehlingEtanal b) Reactivo de Tollens + H2O+ 2Ag(s)H3C – COOH+ 2AgOH(aq) águaEspelho de prataácido etanóicoReactivo de Tollens
  38. 38. Síntese de Aldeídos álcool 1rio aldeído OH R1 C H H O ║ R1 C H [O] [H] [Oxid] [Red] Os aldeídos são sintetizados através da oxidação de álcoois primários
  39. 39. Síntese de Cetonas As cetonas são obtidas através da oxidação de álcoois secundários (o oxigênio se ligará ao átomo de Hidrogénio do carbono secundário, o que é muito instável), que formará então a cetona + água: Álcool 2rio Cetona OH R1 C 2 H O ║ R1 C R2 [O] [Oxid] [H] [Red]
  40. 40. * *Tem que ser catalisada por um ácido. *Adição de ião H+ ao grupo funcional carbonilo torna-o mais reactivo com álcool fraco, (R´OH). *Hemiacetal forma-se primeiro, depois a catálise ácida perde uma molécula de água, depois da segunda molécula de R´´OH forma o acetal. *Todos os passos são reversiveis.
  41. 41. * Hemiacetais e hemiacetonas são compostos derivados respectivamente de aldeídos e cetonas. A palavra grega hèmi significa meio. Esses compostos são formados pela reação entre um álcool e um grupo carbonila. O ║ R1 C H[R] + R2 OH OH R1 C ---- O R2 H[R] Hemiacetal Aldeído/cetona álcool OH R1 C ---- O R2 H[R] + R3 OH O R3 R1 C O R2 H[R] + H2O Acetal + H2O
  42. 42. * Os aldeídos servem:  para a conservação de peças anatômicas e alisamento do cabelo(formol);  síntese de compostos orgânicos (etanal);  preparação de perfumes cítricos (geranial ou citral). As cetonas utilizam-se: • como solvente de esmaltes, tintas e vernizes (propanona); • fabricação de perfumes (moscona - fragrância sintética).
  43. 43. EXERCÍCIOS O etanal ou aldeído acético é um líquido incolor, de odor característico, volátil, tóxico e inflamável. É empregado como solvente e na fabricação de álcool etílico, ácido acético e cloral (tricloroetano). Em relação ao etanal, são feitas as seguintes afirmações: I. Os aldeídos alifáticos como o etanal são mais reactivos que os aldeídos aromáticos. II. Os aldeídos mais simples como o etanal são solúveis em meio aquoso, pois estabelecem pontes de hidrogênio entre si.
  44. 44. III. Devido à presença do grupo carbonila, as moléculas de aldeído fazem pontes de hidrogênio entre si. IV. Os pontos de fusão e de ebulição dos aldeídos são mais altos que os dos hidrocarbonetos e mais baixos que os dos álcoois de massa molar próxima. V. Os aldeídos são amplamente usados como solvente, pois são pouco reactivos. São corretas: a) todas. b) I e IV. c) I, III e IV. d) I, II e IV. e) II, III e IV.
  45. 45. O Formol tem sido utilizado de forma indiscriminada em salões de beleza para processos de alisamento. Qual a função química do metanal no tratamento capilar e por que ele é tão danoso? ATIVIDADES EXTRA
  46. 46. * * Fim

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